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公開番号2025090886
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023205743
出願日2023-12-06
発明の名称発電素子
出願人日本特殊陶業株式会社
代理人弁理士法人真明センチュリー
主分類H01M 8/02 20160101AFI20250611BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】エネルギーの消費や付帯品を少なくできる発電素子を提供する。
【解決手段】発電素子は、イオン交換基を含む高分子電解質と、高分子電解質に設けられた電極と、を含むセルを備え、電極はアノード及びカソードからなり、高分子電解質は、第1の膜と、第2の膜と、を含み、第1の膜および第2の膜は、イオン交換基1モル当たりの膜の質量である等価質量が互いに異なる。アノード及びカソードは同じ雰囲気下にある。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イオン交換基を含む高分子電解質と、前記高分子電解質に設けられた電極と、を含むセルを備え、
前記電極はアノード及びカソードからなり、
前記高分子電解質は、第１の膜と、第２の膜と、を含み、
前記第１の膜および前記第２の膜は、前記イオン交換基１モル当たりの膜の質量である等価質量が互いに異なる発電素子であって、
前記アノード及び前記カソードは同じ雰囲気下にある発電素子。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記第１の膜の前記等価質量は、前記第２の膜の前記等価質量よりも小さく、
前記電極は、前記第２の膜よりも前記第１の膜に近い電極の水素の活量および水の活量の少なくとも一方が、前記第１の膜よりも前記第２の膜に近い電極の水素の活量および水の活量の少なくとも一方よりも大きい請求項１記載の発電素子。
【請求項３】
前記第２の膜よりも前記第１の膜に近い前記電極は、貴金属およびＭｎの１種以上を含む化合物、及び、貴金属の少なくとも１種を含む請求項２記載の発電素子。
【請求項４】
前記電極は、白金、酸化イリジウムの少なくとも１種を含む請求項３記載の発電素子。
【請求項５】
前記セルは複数が直列に接続され、
複数の前記セルは同じ雰囲気下にある請求項１又は２に記載の発電素子。
【請求項６】
前記セルの間に介在する導体を備え、
前記導体は通気性を有し、隣り合う前記セルを電気的に接続する請求項５記載の発電素子。
【請求項７】
前記雰囲気は、水素濃度が１％未満である請求項１又は２に記載の発電素子。
【請求項８】
前記高分子電解質は、厚さ方向に通気性を有する請求項１又は２に記載の発電素子。
【請求項９】
前記高分子電解質はプロトン伝導体である請求項１又は２に記載の発電素子。
【請求項１０】
前記第１の膜の前記等価質量は、前記第２の膜の前記等価質量よりも小さく、
前記第１の膜は、前記アノードと前記第２の膜との間に配置されている請求項９記載の発電素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子電解質を含む発電素子に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
第１の膜および第２の膜を含む高分子電解質と、高分子電解質に設けられた電極と、を含むメンブレン・エレクトロード・アセンブリ（ＭＥＡ）は、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された先行技術は、ＭＥＡに加え、陽極側燃料（酸素）の流路と陰極側燃料（水素）の流路とを構成する流路構造体と、酸素と水素とが混ざらないように各セルを仕切るセパレータと、を備えている。陰極に水素を供給し陽極に酸素を供給すると高分子電解質をイオンが透過し、それによって生じる電荷の移動により、高分子電解質を隔てて電位差が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平７－１３５００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先行技術は、流路構造体やセパレータ等の付帯品を要し、さらに燃料の水素を調製するエネルギーを消費し、電気エネルギーを取り出すときに酸素や水素をセルに供給したり反応後の排気ガスを排出したりする送風機を稼働するエネルギーを消費する。エネルギーの消費は発電効率を低下させるため、エネルギーの消費や付帯品は少ないほど好ましい。
【０００５】
本発明はこの要求に応えるためになされたものであり、エネルギーの消費や付帯品を少なくできる発電素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するための第１の態様は、イオン交換基を含む高分子電解質と、高分子電解質に設けられた電極と、を含むセルを備え、電極はアノード及びカソードからなり、高分子電解質は、第１の膜と、第２の膜と、を含み、第１の膜および第２の膜は、イオン交換基１モル当たりの膜の質量である等価質量が互いに異なる発電素子であって、アノード及びカソードは同じ雰囲気下にある。
【０００７】
第２の態様は、第１の態様において、第１の膜の等価質量は、第２の膜の等価質量よりも小さく、第２の膜よりも第１の膜に近い電極の水素の活量および水の活量の少なくとも一方が、第１の膜よりも第２の膜に近い電極の水素の活量および水の活量の少なくとも一方よりも大きい。
【０００８】
第３の態様は、第２の態様において、第２の膜よりも第１の膜に近い電極は、貴金属およびＭｎの１種以上を含む化合物、及び、貴金属の少なくとも１種を含む。
【０００９】
第４の態様は、第３の態様において、電極は、白金、酸化イリジウムの少なくとも１種を含む。
【００１０】
第５の態様は、第１から第４の態様のいずれかにおいて、セルは複数が直列に接続され、複数のセルは同じ雰囲気下にある。
（【００１１】以降は省略されています）

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